(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料（４０）を成形するための成型装置（１）であって、
−導電性材料から作られて、成形される材料と接触することを目的とする成型ゾーン（１４）を備えるダイ（１０）と、
−導電性材料から作られて、成形される材料と接触することを目的とする成型ゾーン（１６）を備えるパンチ（１２）と、
−導電性材料から作られて、前記ダイ（１０）と前記パンチ（１２）の間に挿入されることを目的とする着脱可能なコア（１８）と、
−磁界を発生でき、前記ダイ（１０）、前記パンチ（１２）、および前記コア（１８）を囲む誘導手段（３０）であって、これらの３つの構成要素は対で電気的に絶縁され、一方では前記コア（１８）と前記ダイ（１０）の対面が、他方では前記コア（１８）と前記パンチ（１２）の対面が、前記ダイ（１０）の成型ゾーン（１４）の表面と、前記パンチ（１２）の成型ゾーン（１６）の表面で電流を誘導する磁界が流入する２つのエアギャップ（２０、２２）の境界を決める誘導手段と
を備える成型装置。
【請求項２】
磁界を透過するシム（２４）が、一方では前記ダイ（１０）と前記コア（１８）の間に、そして他方では前記コア（１８）と前記パンチ（１２）の間に電気的絶縁を施す請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ダイ（１０）の成型ゾーン（１４）及び前記パンチ（１２）の成型ゾーン（１６）が、圧縮室として公知の閉室を形成できる請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記成型ゾーン（１４）を含む前記ダイ（１０）の第１部分（１０１）が、銅の電気抵抗率より高い電気抵抗率の磁気複合物から成る請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記磁気複合物が、ニッケル・クロム又はチタン系の鋼である請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記成型ゾーン（１４）を含む前記第１部分（１０１）と異なる前記ダイ（１０）の第２部分（１０２）が、非磁性ステンレス鋼又は銅から成る請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記成型ゾーン（１６）を含む前記パンチ（１２）の第１部分（１２１）が、銅の電気抵抗率より高い電気抵抗率の磁気複合物から成る請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記磁気複合物が、ニッケル・クロム又はチタン系の鋼である請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記成型ゾーン（１６）を含む前記第１部分（１２１）と異なる前記パンチ（１２）の第２部分（１２２）が、非磁性ステンレス鋼又は銅から成る請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記ダイ（１０）又は前記パンチ（１２）の少なくとも１つが磁性材料から成り、成型ゾーン（１４、１６）の表面以外の、前記誘導手段（３０）に対向する前記ダイ（１０）又は前記パンチ（１２）の表面が、前記磁界が前記ダイ（１０）又は前記パンチ（１２）を透過するのを防止する非磁性材料でできている遮蔽層で覆われる請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記コア（１８）が、アルミニウム製である請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記コア（１８）が電気的絶縁接触コーティングから成る請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記コア（１８）が、０．７を超える放射率を有する材料から成る請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記コア（１８）が黒鉛製である請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記ダイ（１０）又は前記パンチ（１２）の少なくとも１つが冷却チャンネルのネットワークを備える請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記コア（１８）が冷却チャンネルのネットワークを備える請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記誘導手段によって発生する前記磁界の周波数Ｆは１０ｋＨｚ以上、１００ｋＨｚ以下である請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記誘導手段（３０）が、前記ダイ（１０）および前記パンチ（１２）にそれぞれ固着する２つの分離可能な部分（３２、３４）から成る請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
−前記ダイ（１０）と前記パンチ（１２）の間に前記コア（１８）を挿入する工程と、
−前記コア（１８）を前記ダイ（１０）又は前記パンチ（１２）と対で電気的に絶縁し、その結果、一方では前記コア（１８）と前記ダイ（１０）の対面が、他方では前記コア（１８）と前記パンチ（１２）の対面が２つのエアギャップ（２０、２２）の境界を決める工程と、
−前記ダイ（１０）、前記パンチ（１２）、および前記コア（１８）を囲み、磁界を発生する誘導手段（３０）に給電する工程と
を含む請求項１に記載の装置を予熱する方法。
【請求項２０】
−請求項１９の方法に従って成型装置の予熱を実施する工程と、
−前記成型装置から前記コア（１８）を取り出す工程と、
−成型される材料（４０）を前記ダイ（１０）又は前記パンチ（１２）に堆積させる工程と、
−前記ダイ（１０）と前記パンチ（１２）の間に加圧によって前記材料（４０）を成型する工程と、
−前記ダイ（１０）及び前記パンチ（１２）を冷却する工程と、
−凝固品を取り出す工程と
を含む成型方法。
【請求項２１】
−成型される材料（４０）をダイ（１０）とコア（１８）の間に前もって配置し、請求項１９の方法に従って成型装置の予熱を実施する工程と、
−前記成型装置から前記コア（１８）を取り出す工程と、
−前記ダイ（１０）と前記パンチ（１２）の間に加圧によって前記材料を成型する工程と、
−前記ダイ（１０）及び前記パンチ（１２）を冷却する工程と、
−凝固品を取り出す工程と
を含む成型方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料、特に熱可塑性または熱硬化性マトリックス複合材料の成形を、特に成型によって実施するために誘導加熱を用いる装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
装置は例えば、特許文献１に記載されるように公知であり、金型／材料界面で加熱の境界を決めるように誘導加熱を局部化することを可能にする。
【０００３】
この種の装置は、２つの導電性金型本体を囲み、且つ成形される材料と接触することを目的とする加熱ゾーンを含むインダクタを備え、金型本体はお互いから電気的に絶縁される。したがって、２つの金型本体間のこの電気的切断により、これらの後者の対面は、インダクタによって発生する磁場が流れるエアギャップの境界を決める。磁界はこのように金型本体の表面に、特に各金型本体の加熱ゾーンの表面に電流を誘導し、それによって加熱される材料に近い表面に加熱を局部化できる。
【０００４】
インダクタによって発生するエネルギーが、非常に薄い層（通常、十分の数ミリメートル）において加熱ゾーンの表面に直接「注入される」ということを考えると、この種の装置は、加熱ゾーンの温度の非常に速くて非常に有意な上昇を可能にする。可能な限りエアギャップの効果から利益を得るために、その幅、すなわち、それが作動するときの装置の対面間の間隔は、できるだけ小さく、約数ミリメートルでなければならない。実際には、この幅は加熱される部分の厚みで決定されて、それは装置の２つの部分間の絶縁体として作用する。この部分が導電性であるときに、装置の２つの部分を絶縁する適切な厚みの絶縁シム、または当該部分と接触する表面の絶縁コーティングが設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００５／０９４１２７号明細書
【特許文献２】国際公開第２００７／０３１６６０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
いくつかの材料は特別な成型技術を必要とする。これは、例えば、Ｌ．Ｆ．Ｔ（「長繊維熱可塑性プラスチック」）と呼ばれる、長い繊維を有する熱可塑性プラスチック材料のケースである。適切に成型するために、この種の材料は、それ自体すでに高温である金型に堆積されなければならない。しかしながら、周知の金型では、それらの熱慣性のため、商業的な面から見て興味深い時代であっても、理想的な温度で金型上に材料を堆積させ、次いでこの金型を冷却し凝固品を得られるくらい十分に急速な加熱／冷却サイクルにはならない。この課題を解決するために、現在の技術は一定の「中間」温度に維持される金型を利用しており、これは金型に材料を満足に流すことと適切に凝固させることとによる妥協である。その一方で、材料は劣化限界に近い、非常に高い温度で堆積される。例えば、２５０度で堆積されるＬ．Ｆ．Ｔ．材料の場合、使用する金型は８０度〜１００度の中間温度であり、これにより材料は無難に流れ、同時に材料の凝固点未満に冷却することが可能となる。
【０００７】
この種の作業を実施するために、金型の外部で材料の予熱を、例えば赤外線オーブンで、またはホットプレート上で実施して、それから材料をツーピース金型に移動することは公知であり、材料が予熱される間、後者は必要な温度に保たれる。材料は、金型の２つの部分が及ぼす圧力の下で、成型するスペース全体を充填するために流れ始め完成品の形状となる柔らかくて可鍛性のペーストとして金型内に堆積される。この作業を行うために、金型の両部分が接触している状態のときに圧縮室を画定する、すなわち、材料が漏れずに流れるように必要な圧力を及ぼすために封止することが必要である。金型の温度により凝固点未満で材料を漸進的に冷却することが可能になるので、完成品を取り出すことができる。しかしながら、金型の温度は多くの場合最適に冷却するには高過ぎて、完成品が取り出されるときには多くの場合まだ柔らかく、そのため最終的な品質（ひずみ、残留応力など）に関する課題が生じる。
【０００８】
要するに、現在行われている方法では、材料の満足な流れも、完成品の充分な冷却もどちらも達成することができないという妥協を物語っている。
【０００９】
従って、より短い（加熱／冷却）サイクル時間を可能にする金型を実装して、「中間」温度よりかなり高い温度で材料を金型に堆積し（従って金型を満足に充填するために部品の流れを強化する）、そしてこの金型を中間温度未満の温度まで急速に冷却する（従って完成品の適当な冷却を促進する）ことを可能にすることが重要である。
【００１０】
上記のような誘導加熱装置は非常に短い加熱／冷却サイクルを可能にするが、Ｌ．Ｆ．Ｔ．のような材料を成型するためにそれを使用するのは不適当なようである。実際、圧縮室を満足な封止を施す必要性と、金型の２つの側面が加熱されるように電気的に絶縁されることを必要な、この種の装置の技術とはほとんど互換性がない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、この種の装置を改良して、それを上記のタイプの材料を成型するのに適したものにすることを目的とする。特に、エアギャップの幅が１０センチメートルを超えることがありえて、その効果が無視できるので、本発明は、この種の金型が開かれている場合はそれを予熱することが可能でないという観察から、でなければあまりに低い性能レベルで始まる。
【００１２】
従って、本発明は材料を成形するための成型装置に関するものであり、該成型装置は、
−導電性材料から作られて、成形される材料と接触することを目的とする成型ゾーンを備える下部金型本体またはダイと、
−導電性材料から作られて、成形される材料と接触することを目的とする成型ゾーンを備える上部金型本体またはパンチと、
−導電性材料から作られて、ダイとパンチの間に挿入されることを目的とする着脱可能な中間部分またはコアと、
−磁界を発生でき、ダイ、パンチ、およびコアを囲む誘導手段であって、これらの３つの構成要素は対で電気的に絶縁されて、その結果、一方では中間部分とダイの対面が、他方では中間部分とパンチの対面が、ダイおよびパンチの成型ゾーンの表面に電流を誘導する磁界が流入する２つのエアギャップの境界を決めることにより、インダクタの作用を成型ゾーンの表面に局部化することを可能にする誘導手段と
を備える。
【００１３】
一実施形態において、磁界を透過するシムは、一方ではダイと中間部分の間に、そして他方では中間部分とパンチの間に電気的絶縁を施す。
【００１４】
一実施形態において、２つの金型本体の成型ゾーンは、閉室、例えば圧縮室として公知の室を形成できる。
【００１５】
一実施形態において、２つの金型本体のうちの少なくとも１つの成型ゾーンを含む第１又は第２部分は、ニッケル、クロミウム、および／またはチタン系の鋼のような、好ましくは銅の電気抵抗率より高い電気抵抗率の磁気複合物から成る。
【００１６】
一実施形態において、２つの金型本体のうちの少なくとも１つの部分は、成型ゾーン、特に非磁性または弱磁性の材料、例えばステンレス鋼を含む部分と異なる材料から成る。
【００１７】
一実施形態において、２つの金型本体のうちの少なくとも１つは磁性材料から成り、成型ゾーンの表面以外の、誘導手段に対向する表面は、磁界が金型本体を透過するのを防止する非磁性材料でできている遮蔽層で覆われる。
【００１８】
一実施形態において、中間部分は、アルミニウムのような、好ましくは低い電気抵抗率の非磁性材料から成る。
【００１９】
一実施形態において、中間部分は、シリコーンのような接触コーティングから成る。
【００２０】
一実施形態において、中間部材は、黒鉛のような、０．７を超える放射率によって特徴づけられる材料から成る。
【００２１】
一実施形態において、２つの金型本体のうちの少なくとも１つは冷却チャンネルのネットワークを備える。
【００２２】
一実施形態において、中間部分も冷却チャンネルのネットワークを含む。
【００２３】
一実施形態において、誘導手段によって発生する磁界の周波数は１０ｋＨｚ以上で好ましくは１００ｋＨｚ以下である。
【００２４】
一実施形態例において、誘導手段は、ダイおよび上部本体にそれぞれ固着する２つの分離可能な部分から成る。
【００２５】
また、本発明は上記の成型装置を予熱する方法に関するものであり、該方法は、
−ダイとパンチの間に中間部分を挿入する工程と、
−中間部分と２つの金型本体を対で電気的に絶縁し、その結果、一方では中間部分とダイの対面が、そして他方では中間部分とパンチの対面が２つのエアギャップの境界を決める工程と、
−ダイ、パンチ、および中間部分を囲み、磁界を発生する誘導手段に給電する工程であって、
−その結果、磁界が２つのエアギャップに流入して、ダイおよびパンチの成型ゾーンの表面に電流を誘導し、それによって成型ゾーンの表面における予熱の局部化を可能にする工程と
を含む。
【００２６】
また、本発明は材料を成型する方法にも関するものであり、該方法は、
−上記の成型装置の予熱を実施する工程と、
−成型装置から中間部分を取り出す工程と、
−金型本体のうちの１つに成型される材料を堆積させる工程と、
−加圧によって２つの金型本体の間に材料を成型する工程と、
−金型を冷却する工程と、
−凝固品を取り出す工程と
を含む。
【００２７】
最後に、本発明は材料を成型する方法に関するものであり、該方法は、
−成形される材料はダイと中間部分の間に前もって配置し、上記の成型装置の予熱を実施する工程と、
−成型装置から中間部分を取り出す工程と、
−加圧によって２つの金型本体の間に材料を成型する工程と、
−金型を冷却する工程と、
−凝固品を取り出す工程と
を含む。
【００２８】
本発明の他の特徴および利点は以下の記述を読むことで明白になるが、これは以下の図を参照することによって実施例を限定的するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による装置を、１つの実施工程に対応する状態で示す。
【図２】本発明による装置を、他の１つの実施工程に対応する状態で示す。
【図３】本発明による装置を、別の１つの実施工程に対応する状態で示す。
【図４ａ】本発明による装置の下部金型本体の詳細を示す。
【図４ｂ】本発明による装置の中間部分の詳細を示す。
【図５】本発明による装置の断面図を示す。
【図６】図５の装置を装備する電気接触器の実施形態の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１〜３に示される装置１は、２つの金型本体、下部金型本体またはダイ１０、および上部金型本体またはパンチ１２から成る。両方とも導電性材料から作られて、それらは各々、加熱ゾーンまたは成型ゾーン、それぞれダイ１０に対して１４、パンチ１２に対して１６を構成する部分を備える。２つの金型本体１０、１２は、部材の成型を達成するために互いに接触することが可能であり、成型ゾーン１４、１６は対面して配置されて、閉室、例えば圧縮室を形成する。
【００３１】
並列または直列に電気的に接続されて、電力発生器に接続しているインダクタ３０のネットワークは、ダイ１０およびパンチ１２により形成されるアセンブリ周辺に配置される。各インダクタ３０は導電性巻回から成り、そして２つの分離可能な部分３２、３４を含む。上部３４がパンチ１２に固着するのに対して、下部３２はダイ１０に固着する。
【００３２】
本発明に従って、装置１の予熱を可能にするために、中間部分またはコア１８はダイ１０とパンチ１２の間に配置される。コア１８は導電性材料から作られて、その形状はダイおよびパンチの成型ゾーンの形状に適合する。図１の実施例において、コア１８の形状は成型ゾーンの形状を正確に補足するが、後述するように、他の構成も可能である。コア１８は、電磁界が透過する、例えばセラミック製のシム２４のおかげで、ダイ１０およびパンチ１２から電気的に絶縁される。絶縁はその他の手段によっても達成されることができ、例えば、適切な厚み（数ミリメートル）のシリコーンコーティングがダイおよびパンチに、またはコアの表面の各々に配置される。
【００３３】
誘導手段３０が交流電流Ｉｉにより給電されるときに、電磁界は２つの金型本体とコア１８の両方を囲む。一方ではダイとコアの間の、そして他方ではコアとパンチの間の電気的絶縁によって、電磁界がコアと２つの金型本体の各々とを切り離している２つの隙間を流れることができる。このようにして、２つのエアギャップ２０および２２、１つはコア１８の対面とダイ１０の間に、もう一方はコア１８の対面とパンチ１２の間に画定される。この効果を得るために、図１に示すように、コアが所定の位置にあるときに、ダイおよびパンチが互いから電気的に絶縁されることも必要である。
【００３４】
誘導手段３０によって発生する磁界は、エアギャップ２０および２２内、すなわちダイ１０とコア１８の間、そしてコア１８とパンチ１２の間を流れる。従ってそれは電流Ｉｉの方向と反対方向の電流Ｉｃ１、Ｉｃ２、およびＩｃ３を誘導する。２つのエアギャップ２０、２２の作用によって、これらの電流Ｉｃ１、Ｉｃ２、およびＩｃ３は、それぞれダイ１０、パンチ１２、およびコア１８において、独立して閉ループで流れる。より詳しくは、誘導電流Ｉｃ１、Ｉｃ２、およびＩｃ３は、これらの３つの要素の表面の非常に薄い層（十分の数ミリメートル）を流れる。従ってこれらの電流は、これらの３つの本体の表面でだけ、そして特に成型ゾーン１４、１６の表面で（抵抗効果による）熱作用を有する。ゆえに、図１の構成はダイおよびパンチの成型ゾーンが効率的に加熱されることを可能にする。
【００３５】
一旦成型ゾーン１４、１６が所望の温度に達すると、装置１は開かれて、コア１８はそれから取り出されて、次に成型される材料４０をダイ１０に堆積することができる。図２の実施例において、材料は堆積される前に予熱されるが、予熱なしで堆積されることができる他の材料もあるものと理解される。それから、これらの２つの要素が接触するまで、パンチは、従来の方法でダイの方へ動かされて、成型（または圧縮）室は閉じられる。図３に示されるこの段階で、誘導手段はもはや利用されないので、ダイおよびパンチはもはや必ずしも電気的に絶縁されるというわけではない点に留意する必要がある。金型が所望の温度であるので、それは材料４０を成型するためにもはや加熱される必要はない。
【００３６】
ダイとパンチの間に挿入されるコアのおかげで、例えば上述した国際特許出願に記載されているように、エアギャップの存在のすべての利点、特に以下の利点が享受される。
−金型本体の全体を加熱しないために非常に速く加熱させる、表面における電流（したがって、加熱）の局部化、
−エネルギー節減、
−成型ゾーンのいくつかの部分に対して異なる材料を用いることによる加熱の非常に微細なレベルの適応性、
−急速冷却の結果となるように、成型ゾーンにできるだけ間近に冷却手段を有する可能性。
【００３７】
本発明によるコアの存在なしではエアギャップ効果が発生することができないので、このような結果は得られることができない。実際に、ダイおよびパンチは、特に金型の平面と直角をなす閉じた表面を備える圧縮室との関連で、合わさるくらい十分に近づけることができない。成型ゾーンの形状がより複雑であるほど、これはより困難である。
【００３８】
本発明により、Ｌ．Ｆ．Ｔのような材料を成型することと関連して、金型の加熱／冷却サイクルを実施することが可能になる。２５０℃の温度で堆積される材料について前の実施例に戻ると、金型は、例えば約２００℃に非常に近い温度まで上げられることができて、その次に一旦材料が閉じた金型内で加圧されると、金型は周囲温度（現在達成されることができる８０℃の値よりかなり低い）に近い温度まで急速に冷却される。したがって、完成品の完全な冷却と凝固結とが組み合わされた、材料の流れおよび金型の効果的な充填は、より短くまたは等価なサイクル時間で得られる。さらに、これにより、その劣化温度に関してより安全なマージンで、材料をより低い予熱温度で堆積させることが可能になる。これはまた、付加的なエネルギー節約をもたらして、さらにより急速な冷却をも可能にする。
【００３９】
このように全て改善されたことにより、全ての基準（達成可能な最小限の厚み、表面状態の品質、例えば肋材、ボスなど細部の鮮鋭度および品質）に関し、得られた最終的な品質を有意に向上させることができる。
【００４０】
本発明による装置は、２つのエアギャップ２０および２２の存在に磁気流をそれらの中に集中させる効果があるときはさらに効果的であり、これにより、成型ゾーンでの磁界の作用が更に増大するため、誘導エネルギーが成型ゾーンの表面にもたらされる。
【００４１】
エアギャップ２０、２２にはインダクタからのエネルギーをより均一に分配する効果があるので、該エアギャップは、結果として生じる加熱におけるインダクタの形状および／または分配の影響を制限することも可能にする。したがって、金型に沿って所与の長さにわたり不規則に間隔を置いて配置される誘導巻回は、同じ長さにわたり規則的に分配された同じ数の誘導巻回と実際に同じ効果がある。対照的に、コイルインダクタおよびエアギャップのない導電性負荷を有する従来の構成は、不均等にエネルギーを分配し、この負荷によって受けるエネルギーは各誘導巻回に対して垂直な局所的最大値を示していることが留意される。本発明の主題である装置においては、誘導巻回が金型を囲み、多くの突出する要素、例えばライジング・スペーサ、エジェクタなどを備えることができるので、インダクタ巻回の不均等な分配を有するこの可能性は特に有利である。したがって、必要に応じて、より大きいクリアランスを、加熱の品質に影響を及ぼすことなく、２つの巻回の間に置くことができる。
【００４２】
コア１８は設計上あまり制約を課されず、装置の他の部分と比べて追加費用はごく僅かしか必要としない。実際、コア１８は１つの部材で設計され、例えば成形または鍛造で生産することができ、特定の表面状態を必要としない（成型される材料と接触することを意図しない）ため、高コストの機械加工を必要としない。加えて、加熱段階中にコア１８へ印加される機械力は小さく、これによりコア１８は機械的強度においてほとんど制約を課されないため、作られる材料はかなり自由でよい。ほとんどの場合、コア１８は２つの金型本体と比較して厚みが薄く、これによってもまたコア１８の、本発明による装置全体としての製造コストがさらに削減する。コアのコストはまた、ダイおよびパンチが所望の封止を達成するのと同時に電気的に絶縁されることを可能にする圧縮室を製造するコストと比較してもごくわずかである。
【００４３】
コアの主要な機能は装置１内で２つのエアギャップの境界を決めることであるので、その形状は成型ゾーンよりも制約されない。したがって、コアは、ダイおよびパンチの成型ゾーンの形状と厳密に相補的（図１に示すように）でなく、その代わりに、特定のエアギャップ形状を画定するように、あちらこちらでそれとかけ離れることが可能な形状であってもよい。また、２つのエアギャップを独立させて設計すること、特にパンチとダイの間にさまざまな加熱効果（例えば、パンチよりもダイをより加熱するなど）を得ることも可能である。
【００４４】
エアギャップの形状に適合した設計の実施例を以下に述べる。成型ゾーン１４、１６の反対側に位置するコア１８の表面１８１、１８２の形状は成型ゾーンの形状に比較的無関係であることが可能なので、誘導および抵抗現象を変化させることによって得られる加熱を微細に調整するためにこの可能性を利用することができる。特に、エアギャップの幅は、局部的な加熱不足および／または過熱現象を回避するために変えることができる。例えば、図４ａおよび４ｂは、ダイ１０およびコア１８を示す装置１の細部、およびインダクタによって発生するエアギャップ２０の磁界の流れを示す。図４ａは一定の幅のエアギャップ２０を示しており、これが線形でないときに、電磁流は最小の磁気抵抗の経路をとるので、流れ線は外側よりもエアギャップによって表わされる湾曲内により集中することが留意される。したがって、過熱および加熱不足は、これらの位置でそれぞれ湾曲の内外で発生する。図４ｂは同じエアギャップ２０を示すが、幅は一定でなく、特にエアギャップが湾曲を描く所で局部的に変化する。状況に応じて、この厚みを増減することにより図４ａに示す磁気流の偏在を修正することが可能である。このように、図４ｂにおいて流れ分布が一様であることが留意される。
【００４５】
コア１８を形成するために用いる材料は、好ましくは低い電気抵抗率を有する非磁性、例えば銅またはアルミニウムであることが有利である。使用時はほとんどコア１８を加熱することは不必要なので、これによりエネルギー損失をできるだけ回避することができる。３つの磁界により誘導される電流は非磁性材料でできているコアを実際に横切りながらわずかに加熱するが、インダクタによって発生するほとんどすべてのエネルギーはダイおよびパンチに注入される。例えば、コア１８がアルミニウムでできている場合、それが受け取るエネルギーは、ダイ１０およびパンチ１２に注入されるエネルギーの約５％である。状況に応じて、コアはその２つの面または単一面において、異なる材料から成ることができるため（例えば、挿入物により）、抵抗および誘導現象（従って、得られる温度も）を微細にかつ局部的に制御できる。
【００４６】
ダイ１０およびパンチ１２のエネルギー損失を最小化するために、これらの２つの要素を２つの部分で作ることが可能である。第１部分（それぞれ、ダイに対して１０１、そしてパンチに対して１２１）は、関連する成型ゾーン１４、１６を含み、おそらくキュリー点を有する磁性材料から成る。第２部分（それぞれ、ダイに対して１０２、そしてパンチに対して１２２）は、非磁性または弱磁性の化合物から成る。成型ゾーン１４、１６を含む部分１０１、１２１を形成している磁性材料は、例えば、ニッケル、クロミウム、および／またはチタンを主成分とした鋼鉄合金のような、銅の電気抵抗率より高い電気抵抗率を有することが好ましい。成型ゾーンの高い電気抵抗率は、より効果的な誘導加熱を可能にするので有利である。しかしながら、材料の透磁率も誘導加熱の効率に影響を及ぼす点に留意する必要がある。成型ゾーンを含まない部分１０２、１２２は、機械的特徴と電磁的特性の間の良好な妥協を達成する材料から成る。実際のところ、成型ゾーンの背後に位置するこれらの２つの部分のエネルギー損失を制限して、すべての加熱作用を成型ゾーンの表面に焦中させるために、部分１０２、１２２を構成する材料は弱磁性でもあって、できるだけ低い抵抗も有さなければならず、その一方で、成型段階の大きくかつ繰り返される力に耐えるために必要な機械的強度も備えていなければならない。この目的を達成するために、ステンレス鋼および銅を興味深い選択肢として表す。
【００４７】
変形において、ダイ１０およびパンチ１２は、特許文献２に記載されている方法に従って製作されることができる。このように、それぞれの成型ゾーンを含む、ダイ１０およびパンチ１２は全部磁性材料から製造されて、その一方で、誘導手段に対向して位置するダイおよびパンチの表面は、成型ゾーン１４、１６の表面を除いて、銅のような非磁性材料でできている遮蔽層で覆われる。この構成において、遮蔽はその厚みが電磁界の浸透深さより大きくなるようなものである。したがって、誘導電流は遮蔽層に流入するため、材料が誘導加熱に非常に反応する成型ゾーンの表面の位置以外は、ごくわずかな加熱およびエネルギー損失しか生じない。
【００４８】
図１および２に示される装置は、加熱による部品の製造または成形を高速で可能にするために、冷却システムを備えている。この目的を達成するために、チャンネル（それぞれ２６および２８）のネットワークがダイ１０およびパンチ内に設けられて、冷却剤が成型領域の表面の近くで循環することを可能にする。第１に、金属金型本体に非常に熱的に伝導力があるので、そして第２に、チャンネルが成型ゾーン１４、１６の表面にできるだけ近くに配置されることができるので、非常に良好な冷却がこのように得られる。急速かつ部品全体にわたり一様であるため、これにより非常に効果的な冷却が提供される。
【００４９】
場合によっては、コアは、図５に見られる、チャンネル２７の形でも、冷却システムを備えている。実際、あまり加熱されない場合であっても、特定のサイクル数の後で非常に高い温度に達することができる（冷却は指定されたサイクル数の後でのみ実施されてもよい）。
【００５０】
上述の通り、インダクタ３０は、ダイ１０およびパンチ１２にそれぞれ固着する２つの分離可能な部分３２、３４にあり、成型後に部品を迅速に取り出すことを可能にするため、高い生産速度が得られる。加熱段階の間、インダクタ・ネットワークの２つの部分３２、３４の間の電気的導通は、電気接触器３６により提供される。これらの電気接触器は、２つの分離可能な部分の間に電気的導通を維持しながら、大きな変位を可能にする。実際、コア１８がダイ１０とパンチ１２の間に挿入されるときにインダクタに給電するために、１０センチメートルを超え得る変位が必要である。このように、図６の実施例では、各接触器３６は下部３２に固着する雄要素３６０を備え、この雄部材は上部３４に固着する雌要素３６２に滑り込む。雄要素３６０と雌要素３６２の間の電気的接触は、例えば、雌要素３６２内に配置されて雄要素３６０を囲む弾性金属片３６４によって設けられる。実施例において、雌要素は、必要な変位を確保するために、上部３４内の空腔により延長される。
【００５１】
また本発明による装置によって、材料が元の位置で、すなわち直接金型内で予熱されることが可能となる。材料を元の位置で予熱することは、例えば、冷たいときは剛性プレートの形であり、そしてそれらの形状が適切に変えることができるように予熱する必要性のある特定の複合材料に有用である。このようにして、材料および成型装置は同時に予熱される。このために、材料はダイ１０の上に配置され、そしてコア１８は材料に対して配置される。この予熱段階の効率を向上させるために、シリコーンのような接触コーティングで材料と接触するコアの面を覆うことが有利である。ゆえに、熱いダイと材料との接触、したがって熱伝導を向上させるために、コア１８は材料に圧力を及ぼすことができる（しかしながら、接触がない場合、ダイと部品の間の伝達は材料を加熱するのに十分に効果的である）。導電部品（例えば、炭素繊維を含んでいる材料）の場合、このコーティングによって、コアが電気的に絶縁されることができる。
【００５２】
装置１のみの予熱と元の位置での予熱の両方を適用できる本発明の変形において、コア１８は放射線による加熱が可能な材料で作られる。このために、この種の材料は、加熱されるときに高い熱放射を有する必要があり、例えば、黒鉛のような材料は０．７を超える放射率を有する。この種の材料は導電性であり、従って、本発明によるコアの主要な機能（すなわち、２つのエアギャップの境界を決めること）を常に確実にすることが可能であるが、温度が誘導電流の流れによって上昇するとき、放射線によってダイおよびパンチが加熱される。元の位置での予熱が放射コアにより実施される場合、コアは予熱される材料に近接して置かれるが、材料とは直接接触しない。
【００５３】
別の変形において、金属コア１８の使用が提供されており、熱伝達による加熱を利用している。従って、コアは、装置１だけが予熱される場合にはダイおよびパンチに近接して（しかし接触せずに）置かれるか、または材料が元の位置で予熱される場合には材料およびパンチに近接して置かれる。有利なことに、コア１８は磁性であり、および／または高い電気抵抗率を有する材料から作られ、その結果、誘導手段の作用で著しく加熱される。
【符号の説明】
【００５４】
１  （成型）装置
１０  ダイ（下部金型本体）
１２  パンチ（上部金型本体）
１４、１６  成型ゾーン
１８  コア(中間部分)
２０、２２  エアギャップ
２４  シム
２６、２７、２８  チャンネル
３０  インダクタ(誘導手段)
３２  下部
３４  上部
３６  電気接触器
４０  材料
１０１  （ダイに対する）第１部分
１２１  （パンチに対する）第１部分
１０２  （ダイに対する）第２部分
１２２  （パンチに対する）第２部分
１８１、１８２  コアの表面
３６０  雄要素
３６２  雌要素
３６４  弾性金属片
Ｉｉ  交流電流
Ｉｃ１、Ｉｃ２、Ｉｃ３  電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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